太阳能光伏并网技术研究

电压谐波检测法

光伏系统并网电流的参考信号是电网电压，当电网停电时，由于并网系统中变压器的非线性特性、本地的非线性负载等将会使输出电流在负载侧产生失真的电压波形，含有很大的电压谐波，失真的电压波形又作为电流的参考信号，这样通过连续的监控输出端电压，当谐波增大时，能有效地检测出孤岛效应现象。理论上，电压谐波检测法在很宽的范围内都能成功的检测到孤岛，且不会受到光伏系统并联的影响，但实际上实现很困难，因为其动作阈值不易确定，不同负载相同电流THD下产生的电压THD值是不同的。

电压相位突变检测(PJD)

当光伏并网系统正常运行时，系统通过锁相环，确保系统输出功率因数为1，输出电流和电网电压的频率、相位完全一致。输出电压和电流的相位差为零。当电网停电时，负载的功率完全由光伏并网系统提供，电压和电流的相位差完全由负载决定。在电网断电前后，系统输出电压的相位有一个跳变，瞬时的电压相位改变可以引起系统保护，孤岛将被检测。PJD易于实现，因为任何逆变电源都需要PLL来与电网同步，要实现PJD只需增加检测到电流和电压的相位误差超过阈值时具有关断逆变电源的能力。PJD不影响逆变电源输出电能的质量，也不会影响系统的暂态响应。PJD缺点是相位误差阈值难以确定。某些负荷(尤其是电动机)启动时，经常引起大幅度的瞬间相位突变，阈值设置过低会引起系统保护误动作。

主动式本地孤岛检测方法

基于被动式检测方法存在的种种问题，光伏系统需要应用其他的主动式检测方法。其通过对逆变器输出电流的幅值、频率、相位和输出的有功无功进行一定的干扰。从而当发生孤岛情况时，这种扰动将造成系统的不稳定。即使在输出功率与负载功率平衡状态下，也会通过扰动破坏系统平衡，造成系统电压、频率、变动，从而确定孤岛产生。

主动式检测有以下几种方法：

1．输出功率扰动法

功率扰动法是通过控制并网逆变器的输出电流，对系统施以周期性的有功输出和无功输出扰动，当孤岛产生以后，由于系统以公共节点处的电压作为输出电流的参考信号，输出电流的扰动将造成电压的幅值和频率的变动，而通过检测环节，这种变动又能体现在输出电流的控制之中，形成正反馈的形式，从而检测出孤岛现象。有功扰动检测：对于电流控制型的逆变器，以一定的周期比时间内，减小输出电流的给定值，从而改变其输出有功。当电网正常时，逆变器输出电压恒为电网电压，负载所需不足功率将从市电电网得到；当市电断电后，逆变器输出电压由负载决定，输出电流的减小，将会引起负载侧电压的波动，经过系统的反馈控制，输出电流幅值将继续改变，则负载上电压随之继续变化，从而达到过/欠压的保护限，即可检测到孤岛发生。由于此方法使光伏系统输出功率是不恒定的有功，从而对光伏系统的经济性运行产生影响，同时由于是固定周期扰动，其检测速度由扰动周期决定。因此容易由于电网电压的波动而产生误动作，保护动作时间受检测环节影响。但是其不改变输出电流的频率和相位，其并网电流质量高。无功补偿检测：对于同时输出有功和无功的并网逆变器，在并网运行时，负载端电压频率受电网电压钳制，而不受逆变器输出的无功功率多少的影响。当系统进入孤岛状态后，如果逆变器输出的无功功率和负载需求不匹配，则负载电压幅值或者频率将发生变化。